[發明專利]一種薄壁回轉體工件壁厚測量系統

在審

• 申請號: 202011641852.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112815886A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 張振;許有昌;卜雄洙;丁岳峰;胡偉葉;孟哲;平德佳;單政;馬凱
• 申請（專利權）人: 南京晨光集團有限責任公司
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02;G01B5/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種薄壁回轉體工件壁厚測量系統，包括超聲壁厚測量子系統、工件對中固定子系統、運動掃查子系統、耦合劑供應子系統和軟件系統；所述工件對中固定子系統用于固定待測工件；所述運動掃查子系統帶動超聲壁厚測量子系統實現對待測工件壁厚測量；所述軟件系統基于工控機以數據線為介質與超聲壁厚測量子系統、測試工件對中固定系統、運動掃查子系統、耦合劑供應子系統進行報數據通訊。本測量系統具有可靠性高、測量重復性好等特點。

技術領域

本發明屬于超聲波自動測厚技術領域，具體涉及一種薄壁回轉體工件壁厚測量系統。

背景技術

薄壁類回轉體工件指厚徑比小于1：100的工件，以貯箱、回轉殼體等為代表的薄壁類殼體件是航空航天重大裝備上的關鍵件。如果壁厚達不到指標要求，會造成嚴重的后果。然而，由于該類零件結構種類多、整體面形復雜、待測點多，壁厚薄難裝夾，因此實現厚度的高效、精密測量極其困難。

目前超聲厚度檢測因為其原理簡單，測量精度高逐漸成為金屬薄壁類工件壁厚測量的首選。大多數工件生產廠家對該類工件的厚度檢測均采用手工超聲測厚，工件的測量點位選取、測量時力度的控制、測量角度的調整、測量效果的判斷等均由檢測工人憑經驗判斷。測量效率低，測量存在較大的人為誤差。自動化超聲測厚也在不斷發展，但大多是針對簡單工件如管材，板材的測厚。如論文“薄壁銅管壁厚控制的超聲檢測系統”(袁肖肖,劉晴巖.薄壁銅管壁厚控制的超聲檢測系統[J].工具技術,2011,45(12):74-77.)針對管材進行超聲測厚。因此，對于較為復雜的薄壁類回轉體工件壁厚問題必須設計一種自動測量方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種薄壁回轉體工件壁厚測量系統，實現薄壁回轉體工件的裝夾對中、耦合劑供應、測量接觸力控制、探頭角度自動調整和工件壁厚自動檢測，提高了檢測效率，降低了人工成本。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案予以實現：一種薄壁回轉體工件壁厚測量系統，包括超聲壁厚測量子系統、工件對中固定子系統、運動掃查子系統、耦合劑供應子系統和軟件系統；所述工件對中固定子系統用于固定待測工件；所述運動掃查子系統帶動超聲壁厚測量子系統實現對待測工件壁厚測量；所述軟件系統基于工控機以數據線為介質與超聲壁厚測量子系統、測試工件對中固定系統、運動掃查子系統、耦合劑供應子系統進行報數據通訊。

進一步的，所述的超聲壁厚測量子系統包含超聲測厚探頭、壓力傳感器、彈性元件，所述超聲測厚探頭通過彈性元件與壓力傳感器連接。

進一步的，所述壓力傳感器與超聲測厚探頭同軸安裝。

進一步的，所述壓力傳感器、彈性元件設置在底座內，所述底座通過安裝板與運動掃查子系統的工業機械臂連接。

進一步的，所述超聲測厚探頭外周設置有探頭帽。

進一步的，所述的工件對中固定子系統包括回轉體工件固定裝置和回轉體工件對中結構；

所述回轉體工件對中結構用于放置回轉體工件，所述回轉體工件固定裝置包括設置在回轉體工件對中結構中心的通孔以及真空泵，真空泵用于對工件內部抽真空，利用氣壓差的方式固定工件。

進一步的，所述回轉體工件對中結構采用階梯型對中夾具，實現多種尺寸回轉工件的與回轉軸同軸對中定位。

進一步的，所述運動掃查子系統包含工業機械臂、回轉臺，回轉臺上設置回轉體工件對中結構，回轉體工件對中結構與回轉臺回轉軸同軸固定，帶動待測工件旋轉；工業機械臂連接超聲壁厚測量子系統，帶動超聲壁厚測量子系統靠近待測工件表面。

進一步的，所述耦合劑供應子系統包含電動耦合劑供應泵、耦合劑供應管和接頭，電動耦合劑供應泵通過耦合劑供應管與接頭連接，接頭接入超聲測厚探頭，在超聲測厚探頭和待測工件之間輸出耦合劑，用于彌補間隙，減少超聲波信號衰減。

進一步的，所述耦合劑為甘油。